Министерство образования и науки Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра телевидения и управления (ТУ)

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой ТУ, профессор

___________

«____»________________2016 г.

Лабораторный практикум по дисциплинам

«Измерительное телевидение» и «Телевизионные измерения»

Работа № 3 «Измерение и коррекция координатных искажений в телевизионном изображении программными средствами»

РАЗРАБОТАЛИ:

студенты кафедры ТУ

________________

_________________

доцент кафедры ТУ

_______________

«____»_________________2016 г.

Томск 2016

Оглавление

Цель работы.. 3

Введение 4

1Основные теоретические сведения. 6

1.1 Контроль качества изображения. 6

1.2 Виды геометрических искажений. 7

1.3 Причины возникновения геометрических искажений в телевизионном изображении. 10

1.4 Измерение координатных искажений с помощью программы Imatest 11

1.5 Методы калибровки видеокамеры.. 12

1.5 Программное обеспечение для калибровки камер. 13

1.5.1 Работа в программном продукте ASRix. 13

1.6 Тестовые таблицы, используемые в работе. 15

1.7 Вычисление коэффициентов искажений для исходного и выпрямленного изображения. 16

1.8 Коррекция координатных искажений с помощью Mathcad. 18

2Описание лабораторной установки. 22

3Лабораторное задание и обработка результатов. 25

4 Контрольные вопросы.. 31

Список использованных источников. 32

Цель работы

1.  Научиться измерять координатные искажения телевизионных камер с помощью программного обеспечения Imatest;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

2.  Изучить методы калибровки камеры;

3.  Научиться устранять координатные и дисторсионные искажения в телевизионных изображениях.

Введение

Задачей ТВ систем является воспроизведение изображений, тождественных наблюдаемым объектам в пространстве. В первую очередь качество ТВ изображе­ния ограничивается основными параметрами системы вещательного телевидения, регламентированными ГОСТ 7845-92 (формат кадра, разрешающая способность — число строк, число кадров, передава­емых в одну секунду, число мельканий, число полутонов и их распре­деление в динамическом диапазоне изменения яркости репродукции, цветовой охват и др.). Эти параметры определяют номинальное качество ТВ изображения, воспроизводимого данной системой.

Кроме этих ограничений, соответствие ТВ изображения оригиналу нарушается и из-за искажений изображения, возникающих практиче­ски во всех элементах ТВ системы.

В настоящее время, объективная и субъективная оценки параметров звеньев ТВ системы и искажений изображения, а также условия его наблюдения и обработка результатов измерений регламентированы документами МККР и ГОСТ 7845-92, 26320-84 и др. Большинство норм на искажениях изображений, базируется на свойствах зрительной системы человека и экспериментальных статистических исследованиях по определению допустимых значений этих искажений. Параметры электрических сигналов и их искажений в разных точках тракта, как правило, оцениваются объективными методами с помощью специаль­ных измерительных приборов, а результирующее качество ТВ изобра­жений — визуально, по изображению универсальных оптических или электронных телевизионных испытательных таблиц УЭИТ.

Правила выполнения лабораторных работ

Студенты, приступающие к выполнению лабораторных работ, обязаны пройти краткий инструктаж по безопасным приёмам работы в лаборатории, ознакомиться с правилами эксплуатации лабораторного оборудования.

Инструктаж проводит преподаватель, ведущий занятия. После инструктажа каждый студент расписывается в регистрационном журнале, выражая тем самым своё согласие с тем, что он ознакомлен с правилами безопасной работы в лаборатории и обязуется их выполнять.

Регистрационный журнал хранится у заведующего лабораторией.

Студенты, не прошедшие инструктаж, к лабораторным работам не допускаются.

Студенты, нарушающие правила техники безопасности, отстраняются от выполнения работ и могут быть допущены к ним только после письменного разрешения декана или его заместителя.

Лабораторные работы выполняются фронтальным методом бригадами из двух-трёх человек. Каждый студент должен иметь рабочую тетрадь, куда заносятся результаты лабораторных исследований.

Содержание и объём этих записей должны соответствовать лабораторному заданию.

Выполнив лабораторное задание, студент представляет преподавателю для проверки и утверждения рабочую тетрадь с результатами работы. Работа считается выполненной после утверждения преподавателем итогов работы. При наличии недостоверных или недостаточных данных необходима их проверка и экспериментальная доработка.

Результаты домашней подготовки и лабораторных исследований оформляются отчётом. Отчёт по каждой лабораторной работе должен быть защищён.

1  Основные теоретические сведения

1.1 Контроль качества изображения.

На качество изображения влияет множество факторов, таких как параметры стандарта, исполнение эксплуатационных норм на допустимые искажения сигнала, вносимые помехи разного происхождения.

Статистические методы испытаний, применение унифицированных шкал оценок, строгая регламентация условий наблюдения и последовательность предъявления испытательных изображений - основа для получения достоверных данных о качестве изображения.

Практически все нормы на искажения сигналов базируются на особенностях зрительного восприятия, когда искажения, появляющиеся на изображении, оказываются незаметными или допустимыми. При оценке качества последовательно определяется заметность искажения ТВ - изображения по следующим параметрам: шумам, высокочастотной помехе, фону переменного напряжения, импульсной помехе, разрыву границ изображения (факелы), тянущимся продолжениям, четкости, повторам (отражениям) и окантовкам (пластике).

Для получения объективных результатов по оценке изображения, прежде всего, необходимо правильно установить яркость и контраст. Контролируют размах сигнала с помощью рамки таблицы, при этом используют осциллограф с выделением строки, с помощью него сравнивают размах сигнала от уровня гашения до уровня белого с величиной синхронизирующих импульсов. Контроль формата изображения производится по большому кругу, форма которого должна быть неискаженной. По реперным линиям таблицы устанавливают рабочее поле изображения. Реперные линии должны быть совмещены с внутренними краями обрамления кинескопа при формате 4:3, если же совмещают внешние края рамки и внутренние края полос, то это соответствует формату 5:4. По воспроизведению изображений черно-белых элементов рамки таблицы контролируют синхронизацию разверток. Чистоту цвета проверяют по полю изображения таблицы по белым, серым и черным участкам большой протяженности. Проверку баланса белого осуществляют по серой шкале, ступени которой должны иметь нейтральный тон. Также и в цветном изображении цветовой тон не должен зависеть от яркости и насыщенности. Проверку четкости в горизонтальном направлении проводят с помощью групповой штриховой полосы. Штрихи, которой создаются синусоидальным колебаниями с частотами 2,8; 3,8; 4,8 и 5,8 МГц. Этим частотам соответствует четкость 200, 300, 400 и 500 линий. Также качество изображения определяется координатными искажениями.

В настоящее время, объективная и субъективная оценки параметров звеньев ТВ системы и искажений изображения, а также условия его наблюдения и обработка результатов измерений регламентированы документами МККР и ГОСТ 7845-92, 26320-84 и другие.

1.2 Виды геометрических искажений.

Координатные искажения изображения вызываются геометрическими и нелинейными искажениями растра.

К геометрическим искажениям относятся искажения типа «трапеция», «параллелограмм», «подушка», «бочка». На рисунке 1.1 представлены данные типы искажений. Проявляются данные искажения в виде перекоса изображения и искривления прямых линий. Такое изображение больше не соответствует оригиналу.

Рисунок 1.1 - Геометрические искажения изображения

“шахматное поле”

Оценка подушкообразных и бочкообразных искажений производится с помощью коэффициента геометрических искажений, рассчитываемому по следующим формулам:

или (1.1)

Искажения трапецеидального вида возникают из-за нарушения оптической и электрической оси к плоскости изображения (рис. 1.1.в).

(1.2)

Также существуют искажения формата кадра, представленные на рисунке 1.2 . Которые возникают из-за нарушения соотношения величин отклоняющих токов строчной и кадровой разверток. Данные искажения легко корректируются с помощью регулировки размеров изображения по горизонтали и вертикали.

Рисунок 1.2 – Искажения формата кадра

Нелинейность токов кадровой или строчной разверток является основной из причин возникновения нелинейных геометрических искажений. Это объясняется непостоянством скорости движения лучей по вертикали или по горизонтали. Нелинейные искажения показаны на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3- Геометрические искажения изображения, возникающие из-за нелинейности строчной и кадровой разверток

Расчет коэффициентов геометрических искажений в вертикальном и горизонтальном направлении производится следующим образом:

; (1.3)

При нелинейности развертки до 5% искажения практически не заметны, а при 8…12% и вовсе не заметны, и изображение воспринимается как хорошее.

1.3 Причины возникновения геометрических искажений в телевизионном изображении.

В телевизионное изображение вносит искажения объектив и оптическая система видеокамеры. Нелинейные искажения, вносимые объективом, зависят от фокусного расстояния. Для их компенсации необходимо определить зависимость между параметрами нелинейных искажений и фокусным расстоянием, чтобы, один раз выполнив калибровку объектива по тестовому снимку, в дальнейшем использовать ее результаты для коррекции получаемых изображений.

Искажения, вносимые оптической системой, называются дисторсией, то есть аберрация оптических систем, при которой коэффициент линейного увеличения изменяется по полю зрения объектива. Нарушается геометрическое подобие между объектом и его изображением. Оптическая система, удовлетворяющая ортоскопичности, является свободной от дисторсии. Дисторсия исправляется на этапе разработки оптической системы, либо производится обработка изображения с помощью программного обеспечения. Также чтобы устранить дисторсию производится калибровка объектива.

1.4 Измерение координатных искажений с помощью программы Imatest

Программа Imatest имеет много возможностей по измерению и оценке ТВ-изображения. За измерение координатных искажений отвечает модуль Distortion. Рассмотрим принцип работы данного модуля.

Distortion вычисляет коэффициент для исправления искажения, используя Picture Window Pro, которое использует модель искажения касательной/арктангенса. Процедура для получения приблизительных коэффициентов Ptlens описана ниже.

Искажения могут быть заметны на тангенциальных строках около границ изображения, но не видны на радиальных строках. В хорошо центрируемой линзе искажение симметрично центру изображения. Но линзы могут быть, и децентрализованы, и не соответствовать заявленным характеристикам.

Неискаженный и искаженный радиусы будем обозначать и соответственно. Радиусы - расстояния от центра изображения к центру до угла (полудиагональ) так, чтобы r = 1. Модель самого простого искажения линзы описывается уравнением:

, (1.4)

где > 0 для бочкообразного искажения, а <0 для подушкообразного.

Это уравнение третьего порядка является одним из определения аберрации, которые являются полиномиальными приближениями младшего разряда к ухудшениям линзы. Другие аберрации включают астигматизм, кому, искривление поля и другие. Третье приближение порядка достаточно для многих линз, но Imatest также вычисляет коэффициенты пятого порядка, которые могут быть более точными для определенных линз.

. (1.5)

Возможны использования любых тестовых таблиц, а также можно создать свою собственную таблицу, подбирая количество линий, если это сетка, либо настроить шахматное поле.

1.5 Методы калибровки видеокамеры

Измеряемый снимок – есть центральная проекция объекта на плоскости. Центральная проекция – это идеализированная математическая модель, описывающая зависимость между изображением в натуре и на снимке.

К сожалению, в реальной жизни не все так просто. Центральную проекцию, реальный снимок будет представлять только, если в момент фотографирования будут соблюдаться условия:

1. Поверхность светочувствительного слоя представляет собой плоскость.

2. Элементы внутреннего ориентирования камеры известны и сохраняются от снимка к снимку.

3. Объектив камеры дает ортоскопическое изображение объекта.

Исследование съемочной камеры это проверка выполнения данных условий. А Определение ориентации и расположения камеры в пространстве по изображению, полученному с ее помощью, называют калибровкой камеры или определением ее параметров.

Технологии калибровки можно разделить на две основные группы.

1.  Фотограмметрическая калибровка.

Калибровка камер производится наблюдением за калибровочным объектом, геометрия которого в 3D пространстве известна с большей точностью. Калибровка может быть сделана очень рационально. Калибровочный объект обычно состоит из 2 или 3 плоскостей ортогональных друг другу. Иногда плоскости подвергаются точно заданному преобразованию. Эти подходы нуждаются в дорогих калибровочных аппаратах и их скрупулезной установке.

2.  Самокалибровка.

Технологии этой категории не используют калибровочных объектов.

Только движение камеры в статической сцене. Если изображения будут

браться от тех же самых камер с фиксированными внутренними параметрами, соответствия между тремя картинками достаточно для получения и внутренних, и внешних параметров, которые позволят реконструировать 3D структуру.

Наиболее перспективный и удобный метод это калибровка снимков, а самое главное более доступен. Основывается на нахождении характеристик центральной проекции снимков и искажений по эталонной фотографии, на которой определены пространственные координаты X, Y, Z.

1.5 Программное обеспечение для калибровки камер. Работа в программном продукте ASRix

Калибровка видеокамер производится с помощью программного обеспечения. Рассмотрим два модуля для калибровки камеры.

ASRix адаптированный алгоритм, разработанный Джорджем Каррасом и Диониссией Мавроматти, который был представлен CIPA на Международном симпозиуме в Потсдаме, Германия в 2001 году с названием: «Методы простой калибровки неметрических камер».

Путем фотографирования и выпрямления сетки ASRix будет вычислять параметры искажения, они могут быть применены к любому изображению, сфотографированной той же камерой, используя те же настройки для масштабирования и фокусировки.

Необходимо использовать идентичные настройки камеры для калибровки и поверхности съемки, чтобы исправить какие-то недочеты, но тут возникнут сложности с самой камерой. Она начнет менять настройки диафрагмы, а так же фокус. Идея алгоритма заключается в том, чтобы калибровать геометрию линзы по отношению к фокальной плоскости или ПЗС-камере. Факторы, оказывающие влияние, являются:

1)  Фокусное расстояние, которое обычно можно контролировать, но которое может измениться при выключении камеры (или когда ее собственное время работы истечет). Если повезет, экстремальные настройки, полный широкий угол, полное телефото, будут обеспечивать последовательную геометрию, но нужно будет откалибровать несколько снимков, сделанных во время различных сессий. Почти все фотографии, предназначенные для выпрямления, будут приниматься с объектива, установленным на максимально широкий угол.

2)  Фокус, который, на большинстве цифровых камер, как правило, устанавливается автоматически, что для калибровки очень плохо. Необходимо переопределить эту функцию и установить фокусировку вручную на бесконечность. Если фокус на поверхностях не такой четкий, как возможно, можно попытаться улучшить его за счет сужения диафрагмы и уменьшения скорости затвора.

3)  Диафрагма имеет ограниченное влияние на геометрию линзы, но необходимо держать ее постоянным, если это возможно. Кроме того, меньшая диафрагма (большее число) увеличивает четкость фокуса и имеет тенденцию использовать центральную часть линзы, которая, как правило, имеет меньше искажений, чем в конечностях.

4)  Скорость затвора не должна иметь никакого влияния на геометрию линзы, но чем быстрее она, менее вероятно, что возникнут проблемы с кожухом, связанные с движением камеры. По необходимости лучше использовать штативы.

5)  Разрешение не оказывает никакого влияния на искажения, но оно должно оставаться постоянным для калибровки и выпрямленного изображения.

1.6 Тестовые таблицы, используемые в работе

Для измерения искажений в программе Imatest будут использоваться тестовые таблицы шахматное поле и сетка, изображенные на рисунке 1.4.

http://stereo.ru/before/images/articles/59/img_big2_4.gif

а) б)

Рисунок 1.4 – Тестовые таблицы а) «Шахматное поле»; б) «Сетка»

Для работы в программе ASRix при калибровке камеры, будет использоваться таблица изображенная на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – Тестовая таблица для калибровки камеры

1.7 Вычисление коэффициентов искажений для исходного и выпрямленного изображения

Просмотрев в программе ASRix координаты точек, с помощью команды Point List, произведем расчет коэффициентов искажений и сравним их.

Для этого нам понадобятся определенные точки, выделенные на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 – Точки, необходимые для вычисления коэффициентов искажений

Точки, координаты которых необходимы для вычисления коэффициентов искажений: 1, 7, 13, 118, 124, 130. Также необходимо найти координаты точек, лежащих между 53 и 66, 65 и 78. Так как там находится середина отрезка.

Искажения в изображении возникают неравномерно. Оценить их можно по прямым линиям.

Из рисунка 1.7, видно, что искажения каждой линии разные, следовательно, оценивать коэффициенты искажения нужно будет для всех четырех сторон отдельно.

Рисунок 1.7 – Расположение точек

Но так как у нас известны только координаты точек, а чтобы найти коэффициент искажения по формуле (1.1), необходимы длины отрезков. Найдем длины данных векторов по формуле:

. (1.6)

Аналогично находятся длины векторов . Координаты середин отрезков , находятся по формуле:

. (1.7)

Расчет коэффициентов, исходя из формулы (1.1), будет производится:

, (1.8)

где ,

, (1.9)

где ,

, (1.10)

где ,

, (1.11)

где .

Для удобства сравнения заполним таблицу 1.1

Таблица 1.1 – Коэффициенты искажения для исходного и выпрямленного изображения

Исходное изображение

Выпрямленное изображение

1.8 Коррекция координатных искажений с помощью Mathcad

Дисторсионные искажения возникают, прежде всего, в широкоугольных объективах, в зеркалах с большим углом обзора, дверных глазках, отражениях на сфере, в телевизионной аппаратуре из-за нелинейности разверток и других технических устройств. Широкоугольные объективы подразделяют на две группы: дисторзирующие и ортоскопические. Объективы первой группы обладают неисправленной дисторсией, величина которой достигает нескольких, а иногда десятков процентов. Это обстоятельство ограничивает области возможных применений подобных широкоугольных систем: их использование возможно лишь в тех случаях наблюдения или фотографирования, когда допустимы масштабные искажения изображений.

На рисунке 1.7 показано как возникают сферические искажения. Их действия описывает формула (1.12)

Рисунок 1.7 - Возникновение сферических искажений

Здесь R – радиус сферы;

- угол между нормалью и радиус-вектором;

- модуль радиус-вектора;

– проекция точки пересечения радиус-вектора, со сферой на плоскость.

. (1.12)

Предложена модель сферических (дисторсионных) искажений (1.12), обобщающая простейшие виды пространственных искажений модели, основанные на функции cos(ρ) и других выпуклых функций. Из данной формулы хорошо видно, как возникают сферические искажения:

При R >> ρ; ρ1 ≈ ρ и при R << ρ ρ1 ≈ R.

При ρ=R; ρ1 (рисунок 2).

Рисунок 1.8 - Зависимость ρ1, от радиуса сферы R и аргумента ρ

Предложена модель сферических искажений и на основе данной модели метод их коррекции. Данная модель является обобщающей моделью дисторсионных искажений. Формулу коррекции получим из формулы (1.12) как обратную функцию (1.13):

. (1.13)

После преобразования изображений по формуле (1.12), в результате пересчета координат в восстановленном изображении возникают области с незаполненными элементами, которые проявляются как артефакты на восстановленном изображении. Области изображения с незаполненными элементами представляют собой различные линии и фигуры черного цвета, то есть значения элементов изображения в данных областях равны нулю. Блок-схема алгоритма представлена на рисунке 1.9.

Работа алгоритма начинается с обхода элементов изображения по строкам и столбцам по условию, если значение элемента будет равно нулю, начнется обход значений восьми элементов окружающих нулевой. По окончании работы алгоритма нулевому элементу изображения будет присвоено среднее значение окружающих его элементов.

алгоритм

Рисунок 1.9 – Алгоритм адаптивной линейной интерполяции

2  Описание лабораторной установки

Видеокамера — устройство для получения оптических образов снимаемых объектов на светочувствительном элементе (матрице), приспособленное для записи движущихся изображений.

В нашей лабораторной работе мы будем использовать видеокамеру Day Night Digital Color Camera.

C:\Users\Катерина\Desktop\схемаРисунок 2.1 – Структурная схема видеокамеры

Составными частями видеокамеры являются:

1.  Объектив, формирующий оптическое изображение объекта.

2.  Оптический фильтр, необходимый для фильтрации частотного либо углового спектра оптического излучения.

3.  ПЗС – матрица,  регистрирующая падающий на нее свет.

4.  Блок оцифровки

5.  Блок сжатия

6.  Центральный процессор

7.  Флэш-память

8.  ОЗУ (Оперативное запоминающее устройство)

9.  Блок входов/выходов

C:\Users\Катерина\Desktop\Задняя

Рисунок 2.2 – Задняя панель видеокамеры

Описание задней панели:

Video out – видео выход;

ELC - автоматическое управление электронным затвором по уровню освещенности;

LED – светодиодный индикатор;

AGС – Автоматическая регулировка усиления (АРУ);

DC IRIS и VIDEO IRIS – автоматическое управление объективом;

DC – блок питания;

LEVEL – уровень.

На рисунке 2.3 представлена структурная схема лабораторной работы по измерительному телевидению.

Рисунок 2.3 – Структурная схема лабораторной работы

Обозначения, принятые на рисунке: ТИ – тестовое изображение, ТВ-камера – телевизионная камера, УВ – устройство ввода, ПК – персональный компьютер, ПО – программное обеспечение.

3  Лабораторное задание и обработка результатов

a.  Выполните измерения координатных искажений таблиц «шахматное поле» и «сетка» на расстояниях 30 и 50 см, меняя угол от 45° с левой стороны до 45° с правой, шагом в 15°, как показано на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Углы положения таблицы при съемке

Запустите программу AverTv6, ярлык которой расположен на рабочем столе. На мониторе появится рабочий экран программы.

Установите камеру так, как это требуется в задание. Сфокусировать картинку, путём регулировки зума и яркости.

Произвести захват картинки кнопкой “снимок”.

Создайте папку на рабочем столе и сохранить в неё получившийся снимок.

Запустите программу Imatest, ярлык которой расположен на рабочем столе. На мониторе появится рабочий экран программы.

На рабочем поле программы, выбираем функцию работы с искажениями (кнопка distortion). Нам предложат выбрать изображение – соответственно выбираем наш снимок.

После того, как мы выберем снимок, нам нужно будет выделить рабочую зону. Это действие производим мышкой.

Далее нажимаем кнопку Yes и continue

Следующим шагом будем задание параметров программы, для правильной обработки изображения:

·  В закладке Pattern – выбираем название нашей тестовой таблицы (squares (checkerboard) – для шахматного поля и grid – для сетки, соответственно).

·  В закладке Calculate line display using – выбираем значение 3 или 5 (чем выше число, тем точнее расчеты).

·  В закладке Decentering calculation – ставим галочку только для тестовой таблицы “сетка” (если флажок не установлен, то искажения считаются симметрично, относительно геометрического центра изображения).

·  В закладке Plot distortion figure – ставим галочку (выбирает главную фигуру искажения)

·  intersection points

·  Radial plot

·  Plot radius correction – при установке, создает рисунок, с корректированным радиусом.

·  В Display correct image – выбираем always.

После проделанных операций в предыдущем пункте, нажимаем OK.

На экране появятся окна с результатами измерений, и будет предложено сохранить их. Сохраните данные в вашей папке.

По результатам измерений тестовых таблиц заполните таблицу 3.1. Отдельно для тестовой таблицы «сетка» и «шахматное поле».

Таблица 3.1 – Коэффициенты координатных искажений тестовой таблицы

α, °

-45

-30

-15

0

15

30

45

R, см

30

50

Постройте графики зависимости коэффициентов координатных искажений от угла поворота тестовых таблиц. Сравните результаты и сделайте выводы.

b.  Таблицу, изображенную на рисунке 1.5, сфотографировать на расстояниях 30 и 50 см.

Нужно попытаться заполнить кадр изображением сетки. Следующий шаг, чтобы загрузить изображение сетки и открыть его с помощью ASRix, необходимо использовать функцию подключения к Database Connection (базе данных), чтобы прикрепить файл базы данных ASR-grid. dbf, который находится в папке, где установили ASRix.

Начиная с первой точки в верхнем левом углу, нужно выбрать каждую точку по порядку, с достаточным масштабированием, чтобы обеспечить точное размещение каждой точки.

Когда все 130 точек будут точно расположены, как показано на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Вид программы при выборе каждой точки тестовой таблицы

Когда все точки будут точно расположены, необходимо перейдите к меню Tools Menu (Инструменты) и выбрать пункт Camera Management (Управление камерой).

Камера устанавливается по умолчанию при закрытии диалогового окна. Окно Calibrate Camera (Калибровка) будет по умолчанию для всех будущих исправлений, но можно изменить на другую камеру, с помощью открытия диалогового окна Output Parameters (Выходные параметры) во время выпрямления. В данной программе встроены такие камеры как:

1.  MotorolaV220;

2.  Nikon4500W;

3.  Nikon4500WW;

4.  Ojo;

5.  Ojo596.

Каждый раз, когда используемая камера определяет больший интервал времени, если вы используете цифровую камеру, то можно просмотреть исправленное, но невыпрямленное изображение, выбрав значок C:\Users\Ксюша\Desktop\Снимок.PNG на панели инструментов или скорректировать с помощью Corrected Source Image (Источник элемент изображения) в View Menu (Меню вид). Коррекцию изображений выполните для одной из камер.

А также под Tool Menu (Меню инструментов) есть опция Save Corrected Image (Сохранить исправленное изображение), которое сохраняет исходное изображение для скорректированного искажением линзы.

Также можно посмотреть список координат всех 130 точек, нажав на Point List (F8). По данным точкам будет производиться вычисление коэффициентов искажения.

Нет необходимости, сохранять это изображение, когда выпрямление выполняется, изображение будет еще исправлено (на основе текущей камеры), а затем выпрямится. Только выпрямленное имеет какое-либо значение, но иногда интересно посмотреть на промежуточные шаги.

После того как, скорректируете и выпрямите изображения, необходимо посчитать коэффициенты искажений и сравнить на сколько они изменились. Так как программа ASRix сохраняет только список точек исходного изображения, необходимо сделать скриншот выпрямленного и заново загрузить рисунок в программу, повторить выбор точек, но на этот раз не корректировать, а просто выбрать нужные точки из Point List. Точки берутся, как показано в разделе 1.7.

В файлах программы Mathcad, расположенных в папке на рабочем столе. Подставьте координаты своих точек, и заполните таблицу 1.1. Сравните результаты и сделайте выводы.

3. В файле программы Mathcad «Дисторсия» меняя R, посмотрите, как меняются изображения. И как зависят искажения от R. Сравните изображения и сделайте выводы.

4 Контрольные вопросы

1. Назовите основные параметры системы вещательного телевидения, регламентированные ГОСТ 7845-92. Что определяют эти параметры?

2. На чем базируется большинство норм искажения изображения?

3. Что такое геометрические искажения? Из-за чего они возникают?

4. Назовите основные виды растровых искажений и объясните причины их возникновения.

5. Какие виды коррекции искажений вы знаете?

6. Назовите составные части видеокамеры.

7. Зависят ли искажения от угла наблюдения? От расстояния наблюдения?

8.Что такое калибровка камеры?

9. Какие методы калибровки камеры существуют?

10. Назовите условия, которые должны соблюдаться при фотографировании, чтобы реальный снимок представлял центральную проекцию.

11. Назовите факторы, оказывающие влияние на качество изображения.

12. Где возникают дисторсионные искажения?

13. Как называется группа объективов, где можно исправить дисторсию?

Список использованных источников

1.  Измерение характеристик телевизионных систем при цифровом многопрограммном вещании. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://broadcasting. ru/articles2/Oborandteh/izv_harakt_tel_sistem (дата обращения: 26.05.2016)

2.  ГОСТ 19463-89. Магистральные каналы изображения радиорелейных и спутниковых систем передачи. Основные параметры и методы измерений (с Изменением N 1) - [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs. cntd. ru/document/gost-19463-89 (дата обращения: 26.05.2016).

3.  ГОСТ 7845-92. Система вещательного телевидения. Основные параметры. Методы измерений - [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs. cntd. ru/document/gost-7845-92 (дата обращения: 26.05.2016).

4.  ГОСТ Р 52722-2007. Каналы передачи цифровых телевизионных сигналов аппаратно-студийного комплекса и передвижной телевизионной станции цифрового вещательного телевидения. Основные параметры и методы измерений. - [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs. cntd. ru/document/gost-19463-89 (дата обращения: 26.05.2016).

5.  ГОСТ 26320-84 Оборудование телевизионное студийное и внестудийное. Методы субъективной оценки качества цветных телевизионных изображений - [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. znaytovar. ru/gost/1/GOST_2632084.html (дата обращения: 26.05.2016).

6.  Искажения ТВ изображений. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://studopedia. ru/1_89561_iskazheniya-tv-izobrazheniy. html (дата обращения: 26.05.2016)

7.  Shum H.-Y., Szeliski R. Panoramic image mosaics // Technic. rep. MSRTR 97-23. Microsoft research

8.  Imatest Documentation by Norman Koren [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. /docs/ (дата обращения: 13.04.2016).

9.  Магистерская работа: “Исследование методов калибровки цифровой камеры”. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. stereo-pixel. ru/docs/pressa/6/shat. htm (дата обращения: 01.06.2016)

10.  «Несколько способов калибровки камеры» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. iis. /files/articles/sbor_kas_13_kozyreva_2.pdf (дата обращения 13.05.16).

11.  ASRIX - Digital Image Rectifier. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://nickerson. icomos. org/asrix/asr-p. htm - (дата обращения: 26.05.2016)

12.  Camera Calibration Toolbox. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. vision. caltech. edu/bouguetj/calib_doc/ - (дата обращения: 26.05.2016)

13.  Products and Services. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. /products/ (дата обращения: 01.06.2016

14.  , , Курячий практикум по дисциплинам «Измерительное телевидение» и «Телевизионные измерения» Работа № 3 « Измерение координатных искажений телевизионного изображения », 17 стр. 2014 г. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://tu. tusur. ru/category? id=13 (дата обращения: 25.05.2016).

15.  Infinity варифокальный объектив [Электронный ресурс]. URL: http://www. topseti. ru/item/cctv/objective/infinity/infinity-svc_scv-416m/ (дата обращения: 25.05.2016).

16.  Волосов оптика. 2-е изд. М.,: «Искусство», 1978. 543 с.

17.  Конюхов функции рассеяния точки по характерным фрагментам изображений / , , // Доклады ТУСУРа. – 2012. – № 2 (26). ‑ С. 116–120.

18.  Kapustin V. V. Coordinate Correction of Distortions in the Television-Computer Systems for Pattern Recognition / V. V. Kapustin, A. G. Kostevich, M. I. Kuryachiy // IEEE 16-th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices. – 2015. – P. 289–291.